流化床颗粒静电特性及对流动特性的影响
流化床颗粒静电特性及对流动特性的影响流化过程中 , 颗粒与颗粒之间、颗粒与壁面之间不断发生接触、碰撞和摩擦等过程 , 不可避免的产生静电积聚。 粉体静电不仅造成颗粒团聚和黏壁, 影响整个反应器内的流化状态 , 还会引发生产事故造成重大的经济损失。由于流化床中流化特性和静电机理的双重复杂性, 该领域理论还未完善 , 静电对粉体流动特性的影响鲜有报道。因此本文对流化床内颗粒静电特性及对流动特性的影响进行系统的实验研究, 探究静电特性及对流动特性的影响机制。在二维流化床静电实验系统上对玻璃珠、聚乙烯、玉米粉进行了流化时间、流化风速、取样高度和静床高等操作参数对流化床内颗粒静电特性的实验研究。研究结果表明 : 随着流化时间的增加 , 颗粒荷质比随之增大 ; 当流化 90 分钟左右时 , 颗粒静电达到静电饱和状态。增大流化风速 , 床内湍动程度增强 , 颗粒荷质比升高。当静床高为50cm时,在低倍流化数下 , 距布风板较近的颗粒荷质比大于距布风板较远的颗粒荷质比,随着流化数的升高 , 后者逐渐增加并大于前者。当静床高为 80cm时, 距布风板最近取样口处颗粒荷质比在不同流化数下总是最高。为了获得粉体物性对颗粒静电特性的影响规律, 分别以玉米粉、玻璃珠和聚乙烯为实验物料 , 通过改变物料粒径和种类, 探究粉体物性对流化床内颗粒静电的影响规律。结果表明 , 玉米粉和玻璃珠均携带正电荷, 聚乙烯颗粒携带负电荷。 同一流化数下 , 聚乙烯颗粒荷质比绝对值总是高于玉米粉和玻璃珠, 玉米粉颗粒荷质比高于玻璃珠。对于相同的粉体物料 , 小粒径颗粒荷质比大于大粒径颗粒荷质比。基于实验数据 , 采用量纲分析法运用SPSS软件对二维流化床内粉体静电量及影响因素进行了拟合分析 , 得到了玻璃珠和聚乙烯颗粒静电变化拟合公式。通过气泡注入和数字图像分析系统, 进行了流化床内颗粒静电对气泡特性影响的实验研究 , 得到了不同静电特性下单个气泡上升过程中气泡上升速度、圆形度、纵横比、面积等气泡特性参数变化规律。通过调节流化风速改变床内物料静电荷质比 , 运用 MATLAB图像处理程序提取上升过程中气泡特性参数。研究结果表明 : 随着床内静电荷质比的提高, 气泡周围颗粒运动造成气泡形状变化 , 单个气泡平均上升速度明显提高; 颗粒静电对气泡上升过程中纵横比、 圆形度和面积等参数均有显著影响, 由于带电粒子间的静电斥力增大了颗粒间平均距离 , 乳化相空隙率随之增大 , 气泡尺寸略微减小。 为获得粉体静电特性对气泡分裂聚合过程的影响规律 , 通过对上升过程中的气泡图像进行图像处理, 获得了不同静电特性下气泡上升过程中不同高度处气泡形状变化特性, 且对不同静电特性下单个气泡第一次分裂时的高度进行定量拟合分析。结果表明 , 随着床层颗粒静电荷质比的增加, 气泡第一次分裂时所处的高度线性减小。
